基于机器视觉的清洁机器人控制系统分析.doc

摘 要 随着社会经济的发展和科学技术的日益进步，中央空调的普及使用率越来越高，它给人们的生活带来了很大的便利。然而，中央空调通风管道是灰尘、病毒、病菌的藏身之处，它的清洁率严重不足，从而严重威胁到人体的健康。国外的一些发达国家早就认识到中央空调系统的空气质量对人体的危害，近年来，我国对于中央空调通风系统的清扫也颁布了相应的法律法规。水平管道清洁机器人的技术相对成熟，目前国内外已经有相应的产品。而对于垂直管道清洁机器人的研究却很少，发展也很缓慢。 本文以自行设计的一套中央空调垂直通风管道清洁机器人为研究对象。首先简要介绍了机器视觉检测系统的实现，依据清洁机器人机器视觉的性能指标，分析了机器视觉系统的基本功能，主要包括图像预处理和图像匹配两方面。在图像预处理部分首先是把采集的通风管道内壁图像进行转换，然后分析了两种不同的噪声滤除方法，最终选择了中值滤波方法来滤除噪声，最后选用拉普拉斯算子对图像进行锐化增强。 在图像匹配部分依据图像的基本特征，提出并分析了三种匹配方法。基于颜色特性的图像匹配是利用颜色直方图信息，丢失了颜色的位置信息，运算速度不是很快，存在对通风管道内壁的凸起、凹陷和其它附着物不能准确识别的情况；基于直方图特性的匹配只考虑图像的灰度信息，运算速度很快，还存在着对通风管道内壁的凸起、凹陷和其它附着物不能准确识别的情况；在前两种算法的基础上提出了一种改进的匹配算法，它能够较准确的识别出通风管道内壁的凸起、凹陷和其它附着物，但是还不能对这些图像进行处理，有待进一步的研究，它的运算时间相对来说较长，需要改进算法来提高运算速度。 在对清洁机器人机器视觉系统研究的基础上，分析了清洁机器人的控制子系统，它主要包括对机器视觉的控制和机械结构的控制。设计的控制器总体上分为上位机和下位机两部分，它们之间通过总线连接，保证系统稳定运行。 关键词：清洁机器人 机器视觉 图像预处理 图像匹配 直方图 目 录 摘 要…………………………………………………………………………….I ABSTRACT…………………………………………………………………………..II 前言…………………………………………………………………………..1 课题来源………………………………………………………………………. 中央空调清洁的现状………………………………………………… 中央空调清洁机器人的研究现状…………………………………… 国外中央空调清洁机器人的研究现状………………………………… 国内中央空调清洁机器人的研究现状………………………………… 机器视觉的研究现状和应用……………………………………………….. 机器视觉的研究现状………………………………………………….. 机器视觉的应用……………………………………………………….. 1.5本课题的研究目标和研究内容……………………………………………… 1.5.1 研究目标…………………………………………………………………. 1.5.2 研究内容………………………………………………………………… 1.5.3 研究意义………………………………………………………………… 1.6 本章小结…………………………………………………………………….. 第二章 清洁机器人机器视觉检测系统的实现…………………………………… 2.1清洁机器人系统简介…………………………………………………. 2.2 清洁机器人机器视觉的性能指标………………………………… 2.2.1 照明和摄像机的选择………………………… 2.2.2 系统性能分析……………………………………. 2.3 清洁机器人机器视觉系统简介………………………………………… 2.4 本章小结……………………………………………………………………. 第三章 清洁机器人机器视觉的图像预处理………………………………… 3.1图像预处理的基本知识……………………………………………….. 3.2 图像预处理常用的方法………………………………………………. 3.3 本课题的图像预处理………………………………………………… 3.3.1 通风管道内壁图像的转换………………………………………………… 3.3.2 通风管道内壁图像的噪声消除……………………………………………… 3.3.3 通风管道内壁图像的锐化…………………………………………………… 3.4 本章小结……………………………………………………………………. 第四章 清洁机器人机器视觉的图像匹配……………………………………….. 4.1基于机器视觉的颜色特性匹配………………………………………… 4.1.1颜色特性匹配原理及实现…………………………………………… 4.1.2匹配结果分析……………